以前因为各种原因,曾经将用于驱动一般应急照明的EPS用于金卤灯的供电电源。然而,无论从理论上还是从奥运测试赛的运行实践中都证明:EPS无法确保金卤灯照明系统的安全运行,只有UPS才能确保金卤灯照明系统的安全运行。之所以有的用户选用EPS的主要原因是:对于由普通应急照明灯和金卤灯所允许的“瞬间供电中断”时间长短之间的差别,以及由此所可能造成的危害程度的认知度不够。这是由于以下两点原因所致:
(1) 在忽视对金卤灯供电的“高可靠性”的情况下,过分地强调供电电源的“高效率”。当初推荐选用EPS的重要论据之一就是认为EPS的效率高于UPS:当市电供电正常时,EPS的系统效率可高达96%～97%。相比之下,在线式双变换UPS的系统效率仅为92%～94%。如图11a所示,对于EPS而言,当市电供电正常时,其逆变器是处于“自动关机”状态或空载的“待机运行”状态之下的。此时的市电经充电器的AC/DC变换处理后,仅需向蓄电池组提供少量电能。在此条件下,市电将直接经其交流旁路向负载提供不稳压、随时都可能发生停电/“闪断”故障的电源,从而给金卤灯的安全运行留下严重的故障隐患。实际上,在此条件下运行的EPS作用仅相当一条传输电缆。与此相反,对于在线式双变换UPS而言(图11b),它是首先经AC/DC变换处理将不稳压的市电变成自动稳压的直流电源,由该直流电源同时承担向蓄电池和逆变器提供直流电的任务。此后,这路直流电源再经UPS的逆变器进行DC/AC变换处理后,向负载输出高品质的“逆变电源”。显而易见,同ESP相比,虽然UPS的效率相对稍低一些。然而从UPS所输出的“逆变电源”同时具有自动稳压特性的、不间断的、无频率“突变”的、无干扰的正弦波电源等优异特性,这样的供电质量是远非EPS的供电质量所能相比拟的,利用它完全可以确保金卤灯的安全运行。
图11 UPS和EPS的控制原理及其运行工况
(2)因各种原因对金卤灯与常见的应急灯运行特性之间的本质区别认识不够。人们主要存在着认为EPS的切换时间也能满足技术需求的“误解”。其原因之一是,误认为可以直接引用GB国家标准(消防应急照明)来设计相应的金卤灯供电系统。这是因为按照该标准的相关规定，为了确保消防系统及大楼的应急照明系统能正常运行，要求EPS在执行市电交流旁路供电←→ 逆变器供电的切换操作时,所可能产生的“瞬间供电中断”时间(即EPS的切换时间)小于5s即可(见图11a)。即使对于用于高危险工作区及关键工作区的应急照明而言,也仅要求EPS的“瞬间供电中断”时间小于0.25s(即250ms)即可。这是因为,对于这些应急灯而言,由于输入电源的“瞬间供电中断”所可能造成的影响仅表现为应急灯的“短暂熄灯”。一旦输入电源恢复正常供电后,这些应急灯就会立即被重新点亮，因此可以使用EPS。相关的统计数据表明:EPS在执行市电旁路供电转为逆变器供电的切换操作时,所需的切换时间长达25～100ms。然而,对于金卤灯而言,它所允许的瞬间供电中断时间应该小于4～5ms。否则,就会出现金卤灯系统至少熄灯10min以上的现象。显然,这对于承担奥运会的体育场馆的照明系统来说,是绝对不允许的。基于上述原因,不宜选用EPS作为金卤灯的供电电源,只能选用UPS。这是因为,UPS在执行市电旁路供电转为逆变器供电的切换操作时,它所需的切换时间为零。
(3)由于各种原因,由于对UPS采用市电优先供电的ECO(节能)工作模式的工作原理和实践运行不够熟悉,目前有的厂家试图采用将EPS中的执行市电交流旁路供电,转为逆变器供电切换操作的切换开关从快速继电器改为SCR型的静态开关的办法,来将其切换时间降到小于3ms以下(注:“快速切换型”EPS的工作原理与处于ECO工作状态下运行的UPS的工作原理并无任何实质上的差别)。然而,多年运行实践表明:为确保市电电网及UPS本身的可靠性不致降低,对于处于ECO工作模式下运行的UPS来说,它执行市电交流旁路供电转为逆变器供电切换操作的切换时间为15ms左右,不能满足金卤灯所需的供电要求。
(4)此外,对于EPS而言,一旦它进入逆变器供电状态时,还存在着与传统UPS在逆变器工作状态有着相同的故障隐患,因发生“谐波电流谐振”而导致逆变器“自动关机”。其故障现象为:当负载比较重时,EPS的逆变器会“莫名其妙”地自动关机(详情见下节分析)。
有关UPS和EPS之间的主要技术区别如表3所示。